KR101566335B1 - 고형물 가스화로부터의 미정제 가스의 정제방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄 가스화 반응에 의해서 고체 탄소-함유 연료로부터 합성 가스를 생성시키는 미정제 가스의 생성 및 분리하기 위한 방법 및 장치로서, 연료가 높은 내부 에너지를 소산시키도록 생성 후에 켄칭 매질과 혼합되고 고체의 염기성 알칼리 토금속 화합물 또는 전이금속-함유 화합물로 이루어진 흡수제와 혼합 챔버에서 또는 혼합 챔버의 하류에서 접촉되어서, 미정제 가스중에 함유되며 가스화 구성성분으로부터 유래되는 산성 또는 염기성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 구성성분이 흡수되게 하고 고형물-분리 장치가 흡수제 공급 장치의 하류에 위치하며, 그러한 흡수제 공급 장치의 도움으로, 고형물 또는 고형화된 구성성분이 시스템으로부터 제거되고, 염기성 및 전이금속-함유 흡수제가 재생될 수 있고 혼합물 중에 또는 애쉬 및 슬래그 구성성분으로부터의 분리 후에 공정에 반송되어서, 미정제 가스의 에너지 소비적 냉각이 그 정제 동안 필요하지 않으며, 그에 따라서 정제된 합성 가스가 어떠한 추가의 가열 없이 후속 공정에서 사용될 수 있게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

고형물 가스화로부터의 미정제 가스의 정제방법{Method for purifying the crude gas from a solid matter gasification}
본 발명은 상승된 온도에서 산소-함유 가스 또는 수증기-함유 가스와 산소-함유 가스에 의한 전환에 의해서 고체 탄소 함유 물질로부터 가스화 반응에서 생성되는 분진-함유 가스(dust-containing gas)를 정제하는 방법으로서, 주로 일산화탄소와 수소로 이루어진 미정제 가스가 생성되며, 실제 정제 단계가 생성 직후에 고온 가스 스트림에 고체 흡수제를 첨가함으로써 수행되는 방법에 관한 것이다. 얻은 정제 가스는 금속 원광으로부터 직접적인 환원 공정에 의해서 금속을 생성시키고 수소를 회수하기 위한, 화학 합성에 사용되는 합성 가스이다.
이러한 공정에 요구되는 미정제 가스는 일반적으로는 적합한 반응기에서 1200 내지 2500℃의 온도에서 생성된다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 여러 유형 및 형태가 있다. 고체 탄소-함유 물질은 일반적으로는 연료와 산소-함유 반응 가스를 위한 공급 장치가 장착된 반응 용기 내로 충전된다. 가스화 반응에서, 연료 조성에 따라서, 일반적으로 애쉬(ash) 또는 슬러그(slug)로 이루어진 미정제 가스와 고형물 함유 물질이 화학 반응으로 형성된다. 반응 용기의 특정의 유리한 구체예에서, 미정제 가스와 고형물 함유 물질은 상이한 공정 경로에 의해서 반응기로부터 배출된다. 얻은 미정제 가스는, 이어서, 소량의 고형물 및 액화 수반 물질에 동반될 것이다.
미정제 가스가 반응기로부터 배출되고 반응 챔버로 유도되며, 그러한 챔버에서 높은 내부 에너지의 소산을 위한 더 차가운 가스와 혼합되어서, 냉각된다. 이러한 공정은 또한 켄칭 공정으로 공지되어 있으며, 여러 유형 및 방식으로 수행될 수 있다. 일반적으로는, 냉각 가스 및 가스와 혼합시키기 위해서, 켄칭 챔버로도 일컬어지는 반응기의 하류 또는 상류에 위치한 반응 챔버에 미정제 가스는가 유도되는 장치가 사용된다. 이러한 공정에서, 동반되는 액화된 슬러그 입자는 고형화되고 미정제 가스와 함께 슬러그 입자의 형태로 추가로 수송된다. 켄칭 공정 후에, 얻은 미정제 가스는 추가로 정제되며, 이러한 정제 공정은 합성 가스의 적용에 따라서 여러 유형이다.
합성 가스의 생성으로부터, 주로 일산화탄소 및 수소로 이루어지지만 또한 동반 오염물을 포함하는 가스가 얻어진다. 이들 오염물의 대부분은 염기성 또는 산성 특성이며, 부식 효과를 나타낸다. 오염물은 많은 추가의 사용 목적을 방해하기 때문에, 이들은 생성된 미정제 가스로부터 제거되어야 한다. 화학물질의 생산에서, 부식성 구성물은 플랜트 섹션에 영향을 줄 수 있거나 화학물질과 반응하여 요구된 공정이 방해되거나 억제되게 한다. 많은 목적을 위해서, 황-함유 외래 물질의 존재는 이들이 바람직하지 않은 화학 반응에 개입될 수 있기 때문에 문제가 된다. 따라서, 직접적인 환원 공정에 의한 철의 생산에서, 예를 들어, 합성 가스의 황 함유는 황이 환원 공정을 손상시키며 황화물이 형성되거나 그러한 황화물이 선철(pig iron)에 잔류하기 때문에 아주 불리하다.
켄칭 챔버에서 배출되는 미정제 가스는 공급원료와 생산 공정에 따라서 600℃ 내지 1000℃의 온도를 지닌다. 가스는 냉각되고 많은 목적을 위해서 정제된다. 그러나, 이러한 공정은 매우 에너지 소비적이고, 높은 투자 및 전기료를 요하며, 특히, 합성 가스가 후속 적용을 위해서 재가열되어야 하는 경우에 그러하다. 한 가지 예는 주로 수소와 일산화탄소로 이루어진 합성 가스가 철광석(iron ore)의 환원에 의한 선철의 생산에 사용되는 직접적인 환원 공정에 의해서 철을 생산하는 것이다. 이러한 목적을 위해서는, 합성 가스가 철광석을 효과적으로 환원시키기 위해서 고온에서 사용되어야 한다. 직접적인 환원 공정에 의한 철의 생산은 그러한 생산 방법이 소규모 플랜트의 작동을 가능하게 하여 저비용으로 생산할 수 있기 때문에 종종 수행되고 있다. 화학적 합성은 또한 종종 고온 합성 가스를 필요로 한다.
금속 원광의 환원을 위한 합성 가스를 사용하는 경우에, 황 화합물과 산성 할로겐 화합물이 없는 합성 가스를 제공하는 것이 필요하다. DE 3101291 A1은 직접적인 환원 공정에 의한 철광석의 생산을 위한 공정을 기재하고 있다. 미세하게 분쇄된 석탄이 산소-함유 가스의 존재하에 유동층 가스화 반응기(fluidised-bed gasification reactor)에서 환원 생성기 가스(reducing generator gas)로 전환되고, 석탄이 전환 전에 고체 황 수용체(acceptor)와 함께 제공된다. 그렇게 생성된 대부분의 무-황 생성기 가스를 위한 고온 가스가 직접 환원 큐폴라(direct reducing cupola)에서 철광석으로부터 해면철(sponge iron)의 생산을 위한 환원 가스로서 사용된다. 직접 환원 큐폴라로부터의 정제된 가스를 반송시킴으로써, 공정은 주로 어떠한 비용 소모적 냉각 및 공정가스의 가열 단계 없이 가동된다. 예를 들어, 석회석이 황 수용체로서 사용되고 반응 용기에서 가스화 반응 동안 석탄에 함유된 산성 황 화합물과 반응한다.
1200℃ 초과의 온도에서 석탄 가스화 반응을 수행시키는 경우, 할로겐 및 황 화합물이 분해되고 수소 및 일산화탄소와 반응하는 문제가 있다. 이러한 반응에서, 대부분의 황이 반응하여 황화수소(H2S) 및 카르보닐 설파이드(COS)을 형성한다. 할로겐 화합물은 주로 반응하여 대응하는 하이드로겐 할라이드를 생성시킨다. 일반적으로, 석회석이 이들 물질의 중화를 위해서 반응에 첨가된다.
석회석의 첨가는 대부분 유형의 슬래그의 흐름 온도의 상당한 저하를 유발시킨다. 정상의 가스화 반응에서의 슬래그의 흐름 온도는 1200℃ 또는 그 초과일 수 있다. 석회석 또는 유사한 광물의 첨가는 흐름 온도의 감소를 500℃ 내지 600℃로 저하되게 하고, 그리하여, 공정에서 슬래그를 훨씬 더 나중에 고형화시키고 더 용이하게 배출되게 한다. 결과적으로, 슬래깅 가스화기(slagging gasifier)가 아주 연장된 기간으로 정화될 수 있다. 이러한 방법을 위해서, 미정제 가스는 흡착제를 첨가하고 슬래그를 하소시키기 전에 분진이 제거되어서 분진 필터의 막힘을 방지해야 한다. 이러한 이유로, 얻은 미정제 가스는 일반적으로는 먼저 1000℃ 내지 600℃로 냉각되고, 이어서, 분진이 제거되며 후속 단계에서 황 화합물과 할로겐으로부터 자유로워질 수 있다.
본 발명의 목적은 켄칭된 가스의 냉각 없이 작동하지만 부산물이 거의 없이 합성가스를 공급하는 석탄 가스화 공정을 제공하는 것이다. 그러한 목적은 냉각, 정제 및 재가열의 추가의 공정 단계를 사용하는 것을 유발하지 않으면서 고온에서 생성된 합성가스를 제공하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 목적은 추가로 미정제 가스로부터 에너지-소비적 냉각 없이 용이한 정제 및 오염물의 흡수를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 가능한 한 황 화합물이 없이 합성가스를 제공하는 것이다.
본 발명은 가스화 공정 후에 및 켄칭 공정 동안 또는 그 직후에 산성 및 황-함유 불순물을 위한 고체 흡착제를 석탄 가스화 공정으로부터 얻은 미정제 가스에 첨가함으로써 본 발명의 목적을 달성한다. 공정은 특히 미정제 가스와 슬래그가 가스화 반응 용기로부터 별도로 배출되어서, 아주 시작 단계부터, 얻은 미정제 가스가 단지 몇몇의 혼합된 고형물 또는 액화된 외래 물질을 함유하게 하는 석탄 가스화 공정에 적합하다. 혼합된 흡착제는 요구된 효과를 달성하기 위해서 바람직하게는 염기성 특성인 어떠한 고형물일 수 있다. 얻은 미정제 가스로부터 비-산성 황-함유 가스의 개선된 화학적 흡수를 촉진하기 위해서, 금속 염이 염기성 흡착제, 특히 요구된 효과를 나타내는 철광석에 혼합될 수 있다.
본 발명은 특히 합성 가스 성질의 미정제 가스를 생성 및 정제하는데,
상기 미정제 가스가 그러한 목적에 적합한 반응기에서 산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스로 고체 탄소-함유 재료의 가스화에 의해서 생성되며,
여기서, 연료 조성 때문에 산성 또는 염기성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 가스성 오염물을 함유하는 미정제 가스가 생성되고,
미정제 가스가 고형물, 애쉬-함유 또는 슬래그-함유 물질을 함유할 수 있으며,
가스화 반응기로부터의 미정제 가스가 하류 또는 상류에 위치한 반응 챔버에 공급되고, 여기서, 더 차가운 가스 또는 증발된 액체 또는 액체가 첨가되고 그에 의해서 미정제 가스가 높은 내부 에너지를 소산시키도록 반응할 수 있게 하여, 미정제 가스를 생성 및 정제하는 방법으로서,
더 차가운 가스 또는 증발된 액체 및 고체 흡수제가 1000℃ 초과의 온도를 지닌 분진(dust)-함유 미정제 가스에 첨가되고,
흡수제중 일부 또는 전부가 고온 미정제 가스와의 혼합 동안 화학적으로 크래킹되어서, 1초 또는 그 미만 이내에 산성 또는 염기성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 물질과 반응하고 이들 물질을 고형물 또는 결합된 형태로 전환시키고,
반응하는 미정제 가스의 평균 온도가 600℃ 내지 1000℃ 범위임을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 흡수제는 냉각을 위한 가스와 함께 첨가된다. 적합한 공급 지점은 가스화 반응기의 출구 개구의 바로 아래에 있는 챔버이다. 물질은 유리하게는 스모크(smoke)의 형태로 공급되며, 그러한 스모크는 고형물과 가스의 이종 혼합물을 나타낸다. 스모크는 고체 흡수제와 미정제 가스의 냉각을 위한 가스 또는 수증기의 혼합물에 의해서 형성된다. 냉각의 위한 가스와 흡수제를 동시에 공급하는 경우, 스모크가 가스화 반응기 출구의 외주면에서 개구를 통해서 가스 스트림 내로 통과되며, 그에 따라서, 스모크가 미정제 가스 스트림에 의해서 동반되고, 그에 함유된 흡수제가 미정제 가스에 함유된 오염물과 반응할 수 있다. 일반적으로, 흡수제는 수증기와 신속하게 반응한다. 스모크는 분산에 의해서 전체 가스 스트림에 분배된다. 스모크가 외주면에서 혼합되는 경우, 냉각 스모크가 생성된 미정제 가스의 복사열에 대해서 주변 벽을 보호하고, 그에 따라서, 미정제 가스의 열 손실을 최소가 되게 한다.
추가의 구체예에서, 흡수제는 미정제 가스를 냉각시키는 가스 또는 수증기와는 별도로 첨가되고, 별도의 공급 장치가 그러한 목적으로 제공된다. 또한 그러한 경우에, 적합한 공급 지점은 가스화 반응기의 출구 개구의 바로 아래에 있는 챔버이다. 스모크는 흡수제가 가스와 혼합될 때까지 형성되지 않을 것이다. 어떠한 경우에, 고체 흡수제는 바람직하게는 가스에 공기식으로 공급된다. 그러나, 공급 장치 유형은 임의적이며, 예를 들어 벨트 컨베이어의 형태이다.
산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스와의 가스화 반응에 의해서 일산화탄소-함유 및 수소-함유 미정제 가스를 형성할 수 모든 고체 탄소-함유 재료가 가스화 반응을 위한 고체 탄소-함유 연료로서 적합하다. 바람직한 연료는 석탄 또는 석유 코크스이다. 또한 바람직하게 전처리된 셀룰로오즈-함유 생물학적 연료를 사용하는 것이 가능하다. 그러한 예에는 목재 또는 압축된 식물 재료이다.
일반적으로는, 공급된 반응 가스는 산소 또는 수증기 및 산소로 이루어진다. 그러나, 그러한 가스는 다른 가스를 함유할 수 있으며, 본원에서는 이산화탄소가 예로서 언급되고 있다. 가스화 반응은 정상적으로는 주로 일산화탄소, 수소 또는 이산화탄소로 이루어지며 합성 가스의 생성에 적합한 미정제 가스를 생성시킨다.
석탄 가스화 반응 후에, 얻은 미정제 가스는 더 차가운 매질과 혼합되어 높은 내부 에너지를 소산시킨다. 켄칭 공정을 수행하는 전형적인 매질은 냉각된 합성 가스, 반송된 공정 가스, 수증기, 질소 또는 이산화탄소이다. 본 발명의 전형적인 구체예에서, 얻은 미정제 가스는 켄칭 가스와 혼합된 후에 0.3 내지 7MPa의 압력을 지닌다. 흡수제가 이러한 온도에서 켄칭된 미정제 가스에 공급되어서, 흡수 공정이 최적의 효율로 달성될 수 있게 한다. 흡수 공정의 반응 시간은 짧으며 정상적으로는 1초 미만이다.
첨가되는 흡수제는, 요구되는 경우, 고형물 및 미세한 그레인 고른 분말 형태이어야 한다. 첨가되는 물질의 바람직한 그레인(grain) 크기는 1 내지 0.01mm, 이상적으로는 0.1 내지 0.03mm이다.
켄칭 매질과는 별도로 흡수제를 혼합하는 것이 가능하다. 그러한 경우에, 흡수제는 수송 가스의 도움으로 주입된다. 그러나, 흡수제는 유리하게는 켄칭 챔버내로 켄칭 매질과 함께 주입될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 흡수제는 첨가되기 전에 적합한 장치에 의해서 켄칭 매질 또는 외래 가스와 혼합되고, 이어서, 수송 매질과 함께 켄칭 챔버에 주입된다.
본 발명의 추가의 구체예에서, 흡수제는 켄칭 챔버의 바로 아래에서 냉각된 미정제 가스에 공급된다. 냉각된 미정제 가스로의 흡수제의 첨가는 미정제 가스중의 불순물의 비율이 낮아서 비교적 짧은 반응 경로가 요구되는 경우에 특히 유리할 것이다.
염기성 구성성분로서, 흡수제는 혼합된 산성 및 황-함유 구성성분과 신속하고 강한 방식으로 반응하는 화합물을 함유한다. 그러한 화합물의 예는 일염기성 또는 다염기성 염으로서 탄산칼슘 및 탄산마그네슘이며, 돌로마이트(dolomite) 또는 석회석이 천연의 대표적인 이들 염으로서 언급되고 있다. 염은 천연 형태 또는 하소된 형태로 사용될 수 있다.
황-함유 가스 구성성분의 화학적 흡수를 위해서, 전이금속-함유 구성성분이 흡수제에 혼합될 수 있다. 종종 사용되는 전이금속 화합물은 아연 염 또는 철 염, 예컨대, 아연 스파(zinc spar) 또는 철광석이다. 황 화합물의 흡수를 위한 바람직한 전이금속 첨가제는 철 산화물 또는 철광석이다. 또한, 고체 산화 물질을 흡수제에 함께 혼합하는 것이 가능하며, 상기 물질은 설파이드-함유 구성성분과 반응하여 황산염을 형성하고, 그에 따라서 이들을 불용성 고형물로 전환시킨다. 따라서, 칼슘 설파이드가, 예를 들어, 용이하게 분리 가능하며 유용한 황산칼슘으로 전환될 수 있다. 고체 산화 흡수제의 예는 과산화물 또는 퍼설페이트이다.
켄칭에 사용되는 매질은 흡수제와 반응하지 않아야 함은 말할 필요가 없다. 흡수제가 켄칭 매질과는 별도로 첨가되는 경우, 수송 매질은 흡수제에 대해서 불활성이어야 한다. 가스화 공정으로부터의 전형적인 산성 또는 염기성 수반 가스는 황화수소(H2S), 카르보닐 설파이드(COS), 이산화황(SO2), 염화수소(HCl), 또는 하이드로겐 플루오라이드(HF)이다. 염기성 흡수제는 산성 구성성분과 반응하여 조성에 따라서 칼슘 염 또는 마그네슘 염을 형성한다. 전이금속-함유 염은 황화수소와 반응하여 설파이드 또는 하이드로설파이드를 형성한다.
본 발명의 추가의 구체예에서, 미정제 가스는 또한 예를 들어, 덩어리, 예컨대, 펠릿(pellet)의 형태의 흡수제로 충전된 입자 층을 통해서 통과된다. 그러나, 그러한 경우에, 입자 층은 주기적 간격으로 세정 또는 재생되어서 입자 층에 보유되는 어떠한 플라이 애쉬 구성성분 또는 냉각된 슬래그 구성성분을 제거해야 한다. 또한, 흡수제는 회수 및 재생에 의해서 주기적 간격으로 재활성화되어야 한다. 이들의 취급 성질을 개선시키기 위해서, 입자 층중의 입자는 플라이 애쉬 보다 더 큰 평균 입자 크기를 지녀야 한다. 입자 층중의 입자는 바람직하게는 0.2mm 초과의 평균 입자 크기를 지닌다.
본 발명에 따라서 생성되고 정제된 합성 가스는 정제된 합성가스가 요구되는 어떠한 목적에 사용될 수 있다. 그러한 합성 가스는 바람직하게는 금속 원광의 직접적인 환원에 사용된다. 또한, 그 밖의 가능한 적용은 화학물질의 합성 또는 수소의 생산이다. 본 발명에 따라서 생성되고 정제된 합성 가스를 사용하는 후속 공정이 또한 명시적으로 청구되고 있다.
일부 적용의 경우에, 얻은 미정제 가스가 추가로 어떠한 추가의 정제 단계 없이 직접 반응된 흡수제와 함께 사용될 수 있다. 관련된 예는, 특히, 미정제 가스중의 흡수제의 함량이 적은 경우에, 저-황 철을 기반으로 하는 직접적인 환원에 의한 철 생산 공정이다. 그러나, 대부분의 경우에, 얻은 합성 가스 또는 생성기 가스는 고형물이 대부분 없는 상태로 요구된다. 이를 위해서, 얻은 고형물은 또 다른 공정 단계에 의해서 미정제 가스 중에 동반되는 결합된 및 흡수된 오염물로부터 제거되어야 한다. 본 발명에서는, 가스로부터 고형물을 여과하기에 적합한 여과 장치가 사용될 수 있다.
적합한 여과장치의 예는 원심분리기, 여과 카트리지, 여과 천 또는 정전기 침전기이다. 본 발명에 따른 공정에서 미정제 가스의 열 엔탈피를 완전히 이용할 수 있기 위해서, 여과 장치는 얻은 가스의 온도가 고형물 정제 공정에 의해서 단지 약간만 변화되게 설계되어야 한다. 분리된 고형물은 적재된 흡수제와 석탄 가스화 공정으로부터 동반된 애쉬 구성성분 및 고형화된 슬래그 입자를 함유한다.
본 발명의 구체예에서, 고형물 분리 공정 단계는 켄칭 공정 후에 및 흡수제의 첨가 후에 수행된다. 또한 공정의 과정 동안 고형물의 분리를 여러 번 반복하는 것이 가능하다. 이러한 반복은 특히 생성된 미정제 가스가 석탄 가스화로 인한 고형물로 극도로 적재하는 경우에 권장될 수 있다. 고형물 분리는 석탄 가스화 반응 및 흡수제 첨가 후의 또 다른 석탄 가스화 반응 후에 수행될 수 있다. 그러나, 유리한 석탄 가스화 반응기를 사용하는 경우, 고형물 분리는 정상적으로 흡수 공정 후에만 요구된다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 흡수제는 고형물 분리 공정에 직접적으로 공급된다. 이는 미정제 가스에 동반되며 흡수되는 오염물이 고형물 또는 고형화된 형태인 경우에 특히 유리하다. 그러한 경우에, 흡수 공정은 고형물 분리기에서 수행되며, 흡수된 구성성분이 다른 구성성분과 함께 공정으로부터 배출된다. 흡수제의 첨가는 플라이 애쉬의 소결성을 감소되게 하여, 상당히 높은 온도에서 분리기를 사용하는 것을 가능하게 할 것이다.
배출 후에, 분리된 고형물은, 대부분의 경우에, 그의 구성성분으로 분해된다. 이러한 목적을 위해서 이용될 수 있는 몇 가지 공정이 있으며, 예를 들어, 전통적인 장치의 사용이 있다. 애쉬 또는 슬래그 및 반응된 흡수제 또는 반응된 흡수제를 주로 함유하는 입자 분획 형태의 고형물 또는 고형화된 부산물이 얻어진다. 그러한 애쉬 및 슬래그는 그 밖의 적용에 사용될 수 있거나, 처리될 수 있다. 흡수제는 적합한 재생 공정에 의해서 다른 적용에 사용될 수 있다. 적합한 재생 공정의 예는 세척, 건조, 하소이다. 고체 흡수제의 재생을 위한 적합한 단계는 또한 수소화 단계일 수 있으며, 결합된 황은 황화수소로서 제거되는 것이 가능하다. 염기성 흡수제는 또한 그에 수증기-함유 또는 산소-함유 가스를 통과시킴으로써 재생될 수 있다.
재생된 흡수제는 새로운 흡수 공정으로 반송될 수 있다. 흡수제는 또한 석탄 가스화 반응에서 재사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 그러한 흡수제는 석탄 가스화 반응기 또는 연료 전처리 유닛에 직접 공급될 수 있다. 이를 위해서, 흡수제는, 예를 들어, 연료와 함께 분쇄되거나 건조된다. 그러나, 흡수제는 또한 후속 공정에 공급될 수도 있다.
흡수제의 첨가는 대부분의 슬래그 유형의 흐름 온도를 감소시켜서 가스화 또는 용해(smelting) 온도를 감소시키고 가스화 또는 용해 효율성을 증가시키는 것이 가능할 것이다. 후속 공정이, 예를 들어, 직접적인 환원 공정에 의한 철의 생산이라면, 흡수제는 철 생산에서의 재생 후에 슬래그 형성제로서 작용할 수 있으며 용해 공정에 유리한 효과를 줄 수 있다. 그 특성에 따라서, 후속 공정 자체는, 유리한 구체예에서, 고형물 분리기에 재공급되고 정제되는 고형물-적재 가스(solid-laden gas)를 생성시킬 수 있다. 얻은 고형물은 석탄 가스화 반응으로부터의 분리된 고형물과 조합될 수 있으며, 또한 상기된 적용에 공급될 수 있다.
정확한 계량의 경우에, 반응된 흡수제는 정상적으로는 흡수제가 재사용되어야 하면 재생이 불가피한 범위로 적재된다. 그러나, 흡수제가, 예를 들어, 오직 청정한 석탄이 사용되기 때문에, 소량으로 적재되면, 재생 없이 대부분의 흡수제를 재사용하는 것이 가능할 수 있다. 흡수제는 후속해서, 예를 들어, 석탄 가스화 공정에서의 재사용 또는 후속 공정에서의 사용을 위해서와 같이, 재생된 흡수제와 동일한 목적으로 사용된다. 재사용 전에, 흡수제는 또한 공정에 의해서 요구되는 대로 분쇄되거나 건조될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 공정을 수행하기에 적합한 장치를 청구하고 있다. 본 발명은 특히 본 발명에 따른 공정을 수행하는데,
산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스에 의한 전환에 의해서 고체 탄소-함유 연료의 가스화에 적합한 내화 반응 용기로 구성되며,
반응 챔버가 반응 용기의 하류에 위치하고, 그러한 반응 챔버에 미정제 가스를 냉각시키기 위한 고체 흡수제 및 가스성 또는 증기성 또는 액체 물질의 공급 장치가 장착되어서, 본 발명에 따른 공정을 수행하는 장치로서,
고체 흡수제와 가스성 또는 증기성 물질의 공급 장치가 가스 스트림 방향으로 가스화 장치로부터 외부로 개방되는 하나 이상의 개구로서 구성되고 냉각가스와 혼합된 상태의 흡수제가 생성물 가스 스트림으로 압력에 의해서 공급되고 도입되게 할 수 있는 장치를 포함하며,
개구가 노즐로서 구성되며, 그러한 노즐이 흡수제-함유 가스 스트림에 대한 가속효과를 지녀서, 흡수제-함유 미정제 가스 스트림이 신속하게 가열되며, 정제되어야 하는 미정제 가스와 신속하게 혼합되게 함을 특징으로 하는 장치를 청구하고 있다.
고체 흡수제를 첨가하는 개구는 흡수제가 미정제 가스 스트림에 흐름 방향으로 첨가되게 하는 방식으로 설계된다. 흡수제가 미정제 가스와 함께 스모크의 형태로 첨가되면, 개구는 또한 스모크가 흐름 방향으로 첨가되게 하는 방식으로 설계되어야 한다. 가스화 장치의 내벽상에서, 개구는 바람직하게는 슬롯으로서 설계되지만, 또한 칼라(collar) 또는 환형 노즐이 수 있다. 디자인은 스모크 또는 흡수제가 흐름 방향으로 미정제 가스 스트림에 첨가되는 것을 용이하게 하도록 임의적이다.
외벽상에서, 개구에는 흡착제를 가스 스트림에 공급하는 공급장치가 제공된다. 고체 흡수제는 바람직하게는 가스 스트림에 공기식으로 공급되어 가스 스트림이 분무될 수 있게 한다. 그러나, 흡수제를 미정제 가스 스트림에 스모크-유사 또는 거의 스모크-유사 형태로 첨가되게 하는 어떠한 장치가 적합하다. 흡수제의 공기식 공급을 위한 본 발명에 따른 장치는 또한, 예를 들어, 스프레이 장치, 스크류 컨베이어 또는 험프레이 펌프(Humphrey pump)로서 설계될 수 있다.
청구된 장치는 또한 고형물 반응 생성물의 별도의 배출을 위한 하나 이상의 개구와 가스성 반응 생성물의 별도의 배출을 위한 적어도 또 다른 개구가 장착된 가스화 반응기를 포함한다. 따라서, 합성 가스 또는 생성기(generator) 가스의 생성에 적합하며 애쉬 또는 슬래그 구성성분이 거의 없는 미정제 가스가 얻어질 수 있다. 바람직한 구체예에서, 가스화 반응기에는 슬래그 및 다른 적용에 사용되거나 처리되는 다른 고형물의 배출을 위한 별도의 개구가 제공된다. 바람직한 구체예에서, 가스화 반응기는 미정제 가스의 배출을 위한 별도의 개구를 지니며, 대부분의 미정제 가스가 가능한 한 적은 슬래그 또는 애쉬 구성성분을 함유하도록 하는 특수 장치가 제공된다. 가스화 반응에 적합한 연료의 형태를 얻기 위해서, 본 발명에 따른 장치는 연료 전처리를 위한 밀(mill), 건조기 또는 유동층 설비를 포함할 수 있다.
가스화 반응을 수행하는 실제 반응기는 미정제 가스를 켄칭 매질과 혼합하여 가스화 공정 후의 높은 내부 에너지를 소산시키는데 사용되는 하류 또는 상류 반응 챔버에 이어진다. 이러한 켄칭 공정의 수행을 위해서, 반응 챔버에는 켄칭 매질과 흡수제를 도입시키는 노즐이 장착된다. 흡수제가 켄칭 챔버에 켄칭 매질의 첨가 후에 공급되면, 켄칭 챔버에는 추가적으로 흡수제를 도입하는 주입 또는 공급 장치가 장착될 것이다.
공급 지점과는 무관하게, 노즐에는 유리하게는 고체 흡수제를 가스 또는 증기 스트림에 첨가하기 위한 혼합장치가 제공된다. 노즐에는 또한 혼합장치의 상류에 적합한 흡수제 공급 장치가 장착된다. 이러한 장치들은, 예를 들어, 스크류 컨베이어 또는 공기식 플러그 컨베이어일 수 있다. 흡수제 공급 지점에 따라서, 흡수제 주입 또는 수송 장치는 또한 켄칭 챔버의 하류의 공정 흐름에 또는 하류 고형물 분리기에 제공될 수 있다. 가스화 반응에 적합한 흡수제의 형태를 얻기 위해서, 본 발명에 따른 장치는 흡수제 전처리를 위한 밀(mill), 건조기, 또는 유동층 설비를 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예에서는, 장치에는 고형물 분리기가 장착되며, 그러한 분리기에는 미정제 가스가 흡수제와의 반응 후에 공급되고, 고형물 구성성분이 가스로부터 여과된다. 장치는 예를 들어, 분리된 고형물의 처리를 가능하게 하는 다른 공정 장치를 포함할 수 있다. 이러한 장치는, 예를 들어, 분류 설비, 예컨대, 반응된 흡수제로부터 애쉬 또는 슬래그를 분리할 수 있는 시프팅(sifting) 또는 스크리닝 장치를 포함한다.
특히 적합한 고형물 분리기는 사이클론이라 일컬어지는 원심 분리기이다. 적합한 고형물 분리기는 또한 온도-내성 천 필터, 세라믹 필터 엘리먼트(ceramic filter element), 필터 카트리지 또는 정전 침전기일 수 있다. 고형물 여과 공정 단계는 정상적으로는 켄칭 및 흡수 단계의 바로 아래에서 수행된다. 고형물-적재 고온 미정제 가스는 또한 고형물 분리 공정 단계에 공급될 수 있다. 고형물 분리는 또한 여과에 의해서 수행될 수 있다. 이러한 공정 단계는 바람직하게는 흡수제를 첨가하기 전에 수행되며, 그 이유는 그렇지 않으면, 슬래그의 소결 온도가 감소되고 슬래그가 여과 장치를 클로깅할 것이기 때문이다.
장치는 또한 흡수제로부터 고형물을 분리한 후에 흡수제를 재생시키는 공정 장치로 이루어질 수 있다. 그러한 공정 장치는, 예를 들어, 세척 보일러 또는 건조 및 하소 장치일 수 있다. 일반적으로는, 그러한 장치 부분은 켄칭 챔버 및 고형물 분리기의 하류의 공정 흐름중에 위치한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 재생된 흡수제는 연료 전처리 지점에서 수행되는 적합한 장치에 의해서 석탄 가스화 공정에 반송되거나 석탄 가스화 반응기에 직접 반송된다.
본 발명에 따른 공정을 수행하는 장치는 또한 후속 공정에서 흡수제의 추가의 사용을 가능하게 하는 설비를 포함할 수 있다. 이러한 후속 공정에서, 고형물-적재 가스가 생성되면, 본 발명에 따른 장치는 또한 고형물 분리 및 분리된 고형물의 반송을 위한 공정 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 켄칭 공정으로부터 얻은 가스는 고형물 분리 전에 및 그 후에 스크러빙 액체를 사용하는 스크러빙 공정에 가해질 수 있다. 따라서, 고형물 또는 적재된 흡수제를 동반하는 미정제 가스는 바람직하게는 물로 스크러빙되어 스크러빙에 의해서 미정제 가스로부터 어떠한 적재된 흡수제 또는 고형물을 제거할 수 있다. 그러나, 적재된 미정제 가스는 또한 가스 스크러빙 공정에 적합한 그 밖의 스크러빙 액체를 사용함으로써 정제될 수 있다. 종종 사용되는 스크러빙 액체의 예는 에탄올 아민 또는 알킬화된 폴리알킬렌 글리콜이다.
본 발명은 석탄 가스화 반응 직후에 고체 흡수제를 첨가함으로써 석탄 가스화 공정으로부터의 합성 가스 또는 생성기 가스의 효율적 및 신속한 정제를 용이하게 한다. 혼합된 흡수제를 산성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 물질 또는 이의 조합물을 함유하는 미정제 가스와 신속하게 반응시킴으로써, 이들 방해 물질을 미정제 가스로부터 제거하는 것이 가능하다. 결국, 냉각 및 후속된 가스 재가열과 연관된 에너지 소비적 및 시간 소모적 스크러빙 공정을 수행할 필요가 없다. 얻은 흡수제는 재사용되거나 저비용으로 재생될 수 있다.
본 발명에 따른 고형물 연료의 가스화를 위한 장치의 구체예는 두 도면으로 상세되어 있으며, 본 발명에 따른 공정은 이러한 구체예로 제한되지 않는다.
도 1은 가스화 반응의 미정제 가스 스트림에 고체 흡수제를 첨가하는 공정을 수행하기 위한 본 발명에 따른 공정 흐름을 나타내고 있다. 도 2는 가스화 반응의 미정제 가스 스트림에 대한 고체 흡수제의 첨가를 위한 본 발명에 따른 장치를 나타내고 있다.
도 1은 켄칭 동안 혼합 챔버내로 미정제 가스 스트림에 흡수제를 첨가하는 공정을 수행하는 아주 단순화된 흐름도를 나타내고 있다. 고체 탄소-함유 연료(1)는 가스화 공정의 준비를 위한 분쇄 및 건조(2)용 장치로 공급된다. 그렇게 얻은 작은-분류된 또는 미세한 그레인 연료가 적합한 수송 장치(2a)를 통해서 가스화 반응기에 공급된다. 또 다른 공급 라인 및 주입 장치를 통해서, 산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 반응 가스(3)가 가스화 반응기(4)에 공급되고, 그러한 반응기에서, 합성 가스의 생성을 위한 실제 가스화 반응이 수행된다. 유리한 구체예에서, 반응기(4)에는 고형물 및 액화된 가스화 생성물을 위한 별도의 배출 장치가 장착되고, 그러한 장치는 미정제 가스와는 별도로 반응기(5)로부터의 다른 고형물 구성성분과 함께 가스화 공정으로부터 얻은 슬래그의 배출을 가능하게 한다. 얻은 미정제 가스는 혼합 또는 켄칭 챔버(6)로 수직 하향 흐름으로 반응기로부터 공급된다. 혼합 또는 켄칭 챔버는 또한 반응기에 연결되도록 설계될 수 있다. 켄칭 챔버에서, 고온의 미정제 가스는 높은 내부 에너지를 소산시키는 더 차가운 외래 가스(7)와 혼합된다. 신선한 흡수제(8)가 켄칭 챔버에 공급되고, 그러한 챔버에서, 흡수제는 미정제 가스에 함유된 오염물과 반응한다. 냉각된 및 흡수제-적재된 가스가 파이프(9)를 통해서 분진 제거기(deduster) 또는 고형물 분리기(10), 예를 들어, 사이클론에 공급된다. 거기에서, 미정제 가스중의 조악한 물질과 고형물 구성성분이 분리되어 고형물이 고형물 처리 유닛(13)으로 유도되고, 그러한 유닛에서, 주로 고형화된 슬래그, 적재된 흡수제 및 애쉬로 이루어진 상기 고형물 구성성분이 분리된다. 애쉬와 슬래그는 공정으로부터 배출(14)된다. 흡수제는 적합한 공정에 의해서 재생되고 또는 공정(15)으로부터 배출된다. 흡수제 부하에 따라서, 흡수제는 전처리 동안의 연료(13a)와 재혼합되고 가스화 반응(2a)에 공급될 수 있다. 흡수제가 충분한 품질이면, 이러한 흡수제는 또한 가스화 반응기(13b)에 직접적으로 공급될 수 있다. 석탄 가스화 반응으로부터의 분진 제거된 미정제 가스(12)는 다양한 공정에서 사용되는 후속 공정(17)에 공급된다. 그 특성에 따라서, 적재된 흡수제가 후속 공정(16)에서 사용될 수 있다. 후속 공정의 과정 동안, 가스의 일부가 소모되지만, 흡수제는 단지 약간 변화된다. 잔류 고형물-함유 또는 분진-함유 가스(18)가 고형물 분리(19)에 의해서 재정제된다. 그 특성 및 농도에 따라서, 얻은 고형물 재료는 고형물 재생 공정(19a)에 공급될 수 있다. 농도가 높다면, 흡수제-적재된 고형물은 후속 공정(20)에서의 사용 후에 배출될 것이다. 본 발명의 또 다른 구체예에서, 신선한 흡수제(8)가 혼합 또는 켄칭 챔버 바로 아래에서 공정에 또는 고형물 분리기에 공급되며, 잔류물 플랜트 구성은 거의 어떠한 변화를 필요로 하지 않는다.
도 2는 미정제 가스 스트림(21)이 상방으로 가스와 반응기로부터 배출되는 가스화 반응기(4a)의 출구 개구를 나타내고 있다. 미정제 가스는 가스 스트림 속도를 가속시키는 좁은 부분(4b)을 통과한다. 좁은 부분의 하류에, 고체 흡수제(8)가 스모크(22)의 형태의 불활성 가스와 함께 도입되는 개구(23)가 있다. 스모크는 미정제 가스(9)에 의해서 동반되어 정제 효과를 낸다. 스모크는 정제된 미정제 가스에 의해서 미정제 가스 배출 파이프(24)를 따라서 동반된다.
도면 부호 및 그 설명 목록
1 연료 공급물
2 분쇄 및 건조
2a 분쇄된 연료 공급물
3 반응 가스
4 가스화 반응기
4a 가스화 반응기의 출구 개구
4b 가스화 반응기의 출구 개구에 있는 좁은 부분
5 고형물 배출(애쉬 및 슬래그)
6 혼합 챔버(켄칭 챔버)
7 외래 가스 공급물
8 고체 흡수제
9 고형물이 적재된 미정제 가스
10 고형물 분리기
11 고형물 배출
12 정제된 미정제 가스 또는 합성 가스
13 고형물 처리 유닛
13a 연료 전처리 유닛에 고형물 반송
13b 가스화 반응기에 고형물 반송
14 고형물 적재된 흡착제의 배출
15 슬래그 배출
16 후속 공정으로의 고형물 공급
17 후속 공정
18 공정 출구 가스
19 공정 출구 가스의 고형물 정제
19a 공정 출구 가스의 고형물 재생
20 분진 제거된 공정 출구 가스
21 미정제 가스 스트림
22 고체 흡수제와 미정제 가스로 구성되는 스모크
23 개구
24 미정제 가스 배출 파이프

Claims (48)

  1. 합성 가스 성질의 분진-함유 미정제 가스를 생성 및 정제함에 있어,
    상기 미정제 가스가 그러한 목적에 적합한 반응기에서 산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스로 고체 탄소-함유 재료의 가스화에 의해서 생성되며,
    여기서, 연료 조성 때문에 산성 또는 염기성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 가스성 오염물을 함유하는 미정제 가스가 생성되고,
    미정제 가스가 고형물, 애쉬-함유 또는 슬래그-함유 물질을 함유할 수 있으며,
    가스화 반응기로부터의 미정제 가스가 하류 또는 상류에 위치한 반응 챔버에 공급되고, 여기서, 더 차가운 가스 또는 증발된 액체 또는 액체가 첨가되고 그에 의해서 합성 가스가 높은 내부 에너지를 소산시키도록 반응할 수 있게 하는, 미정제 가스를 생성 및 정제하는 방법으로서,
    더 차가운 가스 또는 증발된 액체 또는 액체의 첨가 동안에 정제를 위해 분진(dust)-함유 미정제 가스가 고체 흡수제와 혼합되고, 고체 흡수제와 미정제 가스가 동반하여 가스 흐름 방향으로 수송되고, 1초 또는 그 미만 이내에 산성 또는 염기성 또는 황-함유 또는 할로겐-함유 물질과 반응하고 이들 물질을 고형물 또는 결합된 형태로 전환시키며,
    미정제 가스와 고체 흡수제를 냉각시키기 위한 가스 또는 증발된 액체가 스모크 형태로 공통의 스트림 중에서 혼합되고, 스모크가 고형물 입자와 가스의 불균일 혼합물을 나타내며,
    스모크가 미정제 가스 스트림의 외주면에서 혼합됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 미정제 가스가 일산화탄소 및 수소로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 생성된 미정제 가스가 외래 매질과 혼합된 후에 0.3 내지 7MPa의 압력을 지님을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 가스화 반응을 위한 고체 탄소-함유 재료가 석탄, 석유 코크스, 또는 셀룰로오즈 함유 생물학적 연료임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 연료가 전환 전에 분쇄 또는 건조되어 가스화 반응에 적합한 형태를 지님을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 고체 흡수제가 염기성 칼슘 화합물, 염기성 마그네슘 화합물 또는 전이금속-함유 화합물을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 흡수제가 석회석, 하소된 석회석 또는 돌로마이트(dolomite)임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 흡수제가 철광석 또는 철 산화물을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수제가 설파이드-함유 구성성분과 반응하는 고체 산화 구성성분을 함유하여 설페이트를 형성함을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 흡수제가 0.01 내지 1mm의 그레인(grain) 크기를 지님을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 미정제 가스 중에 함유된 고형물이 고형물 분리기에 의해서 부분적으로 또는 전체적으로 시스템으로부터 배출됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 미정제 가스로부터의 그 분리 후에, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬(fly ash), 슬래그 및 흡수제로 이루어진 고형물이 어떠한 분류 없이 연료와 함께 석탄 가스화 공정 내로 반송됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 미정제 가스로부터의 그 분리 후에, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬, 슬래그 및 흡수제로 이루어진 고형물이 배출됨을 특징을 하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 시스템으로부터 배출시킨 고형물이 분류되어 고형물 또는 고형화된 슬래그 및 애쉬 구성성분 및 적재된 흡수제를 함유함을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬 및 슬래그로부터 분리된 흡수제가 본 발명에 따른 석탄 가스화 공정에 반송됨을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 고형물 분류로부터 얻은 적재된 흡수제가 재생 유닛에 공급됨을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 적재된 흡수제의 재생이 세척, 건조 또는 하소를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 적재된 흡수제가 산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스를 그에 통과시킴으로써 재생됨을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬 및 슬래그로부터 분리된 재생된 흡수제가 본 발명에 따른 석탄 가스화 공정으로 반송됨을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬 및 슬래그로부터 분리된 재생된 흡수제가 배출됨을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 13항에 있어서, 미정제 가스로부터 제거되고 플라이 애쉬, 슬래그 및 흡수제로 이루어진 고형물이 분류에 의해서 분리되고 흡수제와 잔류 고형물이 배출됨을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 고온의 미정제 가스가 고체 흡수제의 첨가 전에 고형물 분리 공정 단계에 가해짐을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 1항에 있어서, 고온의 미정제 가스가 고체 흡수제의 첨가 외에 고체 흡수제로 충전된 입자 층을 통해서 통과함을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 1항에 있어서, 외래 가스가 없는 미정제 가스가 금속 원광의 환원, 수소의 회수 또는 화학적 합성 목적으로 재사용됨을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 1항에 따른 방법을 수행함에 있어,
    산소-함유 또는 수증기-함유 및 산소-함유 가스에 의한 전환에 의해서 고체 탄소-함유 연료의 가스화에 적합한 내화 반응 용기로 구성되며,
    반응 챔버가 반응 용기의 하류에 위치하고, 그러한 반응 챔버에 미정제 가스를 냉각시키기 위한 고체 흡수제 및 가스성 또는 증기성 또는 액체 물질의 공급 장치가 장착되어서, 상기 방법을 수행하는 장치로서,
    고체 흡수제와 가스성 또는 증기성 물질의 공급 장치가 가스 스트림 방향으로 가스화 장치로부터 외부로 개방되는 하나 이상의 개구로서 구성되고 냉각가스와 혼합된 상태의 흡수제가 생성물 가스 스트림으로 압력에 의해서 공급되고 도입되게 할 수 있는 장치를 포함하며,
    개구가 노즐로서 구성되며, 그러한 노즐이 흡수제-함유 가스 스트림에 대한 가속효과를 지녀서, 흡수제-함유 미정제 가스 스트림이 신속하게 가열되며, 정제되어야 하는 미정제 가스와 신속하게 혼합되게 함을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27항에 있어서, 냉각 가스와 고체 흡수제를 위한 개구가 슬롯(slot)으로서 설계됨을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 고체 흡수제를 수송하는 장치가 공기식 컨베이어임을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 건조 및 분쇄를 위한 장치가 가스화 반응 용기의 상류에 위치함을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 가스화 공정을 수행하는 반응기에 액체 및 고체 반응 생성물의 분리 배출을 위한 하나 이상의 개구와 가스성 반응 생성물의 별도의 배출을 위한 적어도 또 다른 개구가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 가스성, 액체, 또는 고체 매질을 도입하기 위한 반응 챔버에 높은 내부 에너지를 소산시키기 위한 켄칭 매질을 공급하기 위한 장치가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32항에 있어서, 가스성, 액체 또는 고체 매질을 도입하기 위한 반응 챔버에 높은 내부 에너지를 소산시키기 위한 고체 흡수제를 공급하기 위한 장치가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 반응 챔버의 가스 흐름 하류에 고체 흡수제를 도입하기 위한 설비가 장착되며, 상기 반응 챔버에서 더 차가운 가스 또는 증발된 액체 또는 액체가 첨가됨을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 고체 분리에 적합한 하나 이상의 장치를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 흡수제 공급 장치의 공정 흐름 하류에 고체 분리에 적합한 하나 이상의 장치를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 36항에 있어서, 고체 분리기에 고체 흡수제를 공급하기 위한 설비가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 36항에 있어서, 미정제 가스로부터 고형물을 분리하기 위한 장치가 관성 분리기, 원심 분리기, 세라믹 필터 엘리먼트, 천 필터 또는 정전기 침전기임을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 미정제 가스를 통과시키는 고체 흡수제로 충전된 입자 층을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 흡수제 재생 유닛에 고체 분리로부터 얻은 고형물을 통과시키고, 고형물에 함유된 흡수제를 재생시킬 수 있음을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 40항에 있어서, 고체 분리로부터 분리된 고형물을 분류하고 이들 고형물을 플라이 애쉬 또는 슬래그 구성성분 및 흡수제로 분리할 수 있음을 특징으로 하는 장치.
  42. 제 41항에 있어서, 분리된 고형물의 분류로부터 얻은 흡수제를 재생시킬 수 있음을 특징으로 하는 장치.
  43. 제 41항에 있어서, 분리된 또는 분리되고 재생된 고형물을 석탄 가스화 공정에 통과시키기 위한 설비를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  44. 제 42항에 있어서, 분리된 또는 분리되고 재생된 흡수제를 석탄 가스화 공정에 통과시키기 위한 설비를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  45. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 고체 흡수제에 의해 정제된 미정제 가스를 사용하는 후속 공정을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  46. 제 41항에 있어서, 분리된 또는 분리되고 재생된 고형물을 후속 공정에 통과시키기 위한 설비를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  47. 제 42항에 있어서, 분리된 또는 분리되고 재생된 흡수제를 후속 공정에 통과시키기 위한 설비를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  48. 제 47항에 있어서, 후속 공정의 고체 가스 구성성분이 석탄 가스화 공정으로부터 분리된 고형물 또는 고체 구성성분과 조합됨을 특징으로 하는 장치.
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